4 oktober 2022

Het bestaan van materie in het universum door ‘CP-schending in de neutrino sector’ – deel III

credit: NASA/JPL/STScI Hubble Deep Field Team

We leven in een heelal vol met materie, voor ’t allergrootste deel opgebouwd uit de elementaire deeltjes quarks en elektronen (even niet gekeken naar donkere materie). En da’s hoogst opmerkelijk. Bij het ontstaan van het heelal 13,8 miljard jaar geleden zou volgens natuurkundige symmetriewetten net zoveel materie als antimaterie moeten zijn ontstaan. En als materie en antimaterie in die dichte hete bol na de oerknal samenkomen annihileert het en gaat het over in licht. Deze symmetrie tussen materie en antimaterie, die de natuurkundigen de CP-symmetrie noemen, zou een heelal van alleen maar licht moeten opleveren, zonder sterren, planeten en levende wezens. Maar kennelijk is ‘t allemaal iets anders verlopen en hebben we een heelal dat grotendeels uit materie bestaat en waarin antimaterie slechts sporadisch voorkomt – op elke miljard deeltjes in het heelal komt er één antideeltje voor. Om er achter te komen wat er in het vroege heelal anders is gegaan dan het Standaard Model voorspelt onderzoekt men die CP-symmetrie en kijkt men of er sprake is van zogeheten CP-schending. Dat is al lang geleden waargenomen bij quarks in B-mesonen, maar die afwijkingen zijn zo klein dat ze nooit de waargenomen asymmetrie tussen materie en antimaterie kunnen verklaren. Vandaar dat men zich richt op een deeltje dat in geweldige hoeveelheden aanwezig is in het heelal, het neutrino.

Het super-Kamiokande neutrino observatorium. Credit: Kamiokande Collaboration.

Eén van de experimenten waar ze neutrino’s bestuderen is T2K (‘Tokai to Kamioka’) in Japan, waarbij bundels neutrino’s en antineutrino’s worden geproduceerd in een kernreactor in Tokai, die vervolgens gericht worden gestuurd naar het ondergrondse Super-Kamiokande neutrino observatorium in Kamioka, 295 km verderop. In dit experiment werd al zo’n schending waargenomen, hetgeen de twee eerdere blogs over dit onderwerp opleverde, eerst in 2016 en daarna in 2017. Nu zijn er weer nieuwe metingen gedaan met T2K en die zijn een bevestiging van die eerdere metingen, dus vandaar dat deze blog deel III is (Wybren de Jong had er in de Astrocorner ook al een blog over).

De resultaten van T2K. Credit: The T2K Collaboration

Voor de details van het experiment verwijs ik naar de eerdere blogs en de blog van Wybren. De cruciale parameter in alle experimenten is de zogeheten δcp fase, die de CP-schending in neutrino oscillaties weergeeft – via die oscillaties veranderen neutrino’s telkens van ‘smaak’, in dit experiment van (anti)muon neutrino naar (anti)elektron neutrino. Vanuit de Tokai reactor gingen welgeteld  1,49 x 10²¹ protonen voor de neutrinobundel naar Kamiokande en 1,64 x 10²¹ voor de antineutrinobundel. Zoals je aan de grafiek hierboven ziet wordt het grijze gebied met een waarschijnlijkheid van 99,7% uitgesloten en is gebleken dat bij die oscillaties vaker elektron neutrino’s ontstaan dan anti-elektron neutrino’s – 90 stuks resp. 15 stuks.

Credit: Lucy Reading-Ikkanda for Quanta Magazine

Men denkt dat door het zogeheten seesaw mechanism de neutrino’s in het vroege heelal in staat zijn geweest om dat overschot van materie boven antimaterie te creeëren – zie mijn blog uit 2016 voor de details daarvoor. Bron: Phys.org.

Comments

  1. Leuk dat die Japanners zelf hun neutrino’s produceren, ze maken ook alles na. Onze Zon maakt ze namelijk hellemaal gratis in ontelbare aantallen per seconden. Ik ga er vanuit dat ze niet het plan hebben de natuurkunde naar hun hand te zetten door deze massaloze-deeltjes naar een bepaalde smaakt te verbouwen. Zo komen we er nooit achter, uit hoeveel materie ons Heelal nu werkelijk bestaat. Want….
    Het Heelal bestaat voor het merendeel uit materie?? Is….
    Best een bijzondere uitspraak; Als je om je heen kijkt lijkt die afgebakende ruimte wat we dus het Heelal noemen voor het merendeel uit leegte te bestaan, moeten we alle stralingen wel niet mee tellen.
    Want om al die materie te kunnen detecteren, daarvoor moet iets onze Aarde hebben bereikt. Of zou onze Aarde dan toch het centrum van dit geheel zijn en is alles vanuit onze positie uitgedijd.
    Die quarks en de elektronen zijn waarschijnlijk nog maar een gedeelte van het verhaal, de zoektocht naar het allerkleinste heeft nog maar net zijn intro gehad. De strings zijn bijvoorbeeld op het toneel verschenen en deze zouden mega veel kleiner zijn dan een elektron.
    Want als we een elektron zouden opblazen tot het nu bekende formaat van ons Heelal, dan heeft een string de maximale doorsnee van 3000 millimeter. En deze string fungeert nog gewoon in onze 3D wereld.
    Maar…ook hier zegt een nieuwe wetenschap dat er veel meer dimensies zijn. Mogelijk 11 maar zeker 8, nu verklaarbaar naar 4 en daarop ( voor ons mensen ) zichtbaar verbouwd naar een 3D quasichristal een heel klein kristalletje dus.
    Een ander object wat wiskundige gebruiken is “De Tetrahedron” een piramideachtige iets wat de kleinste bouwsteen in ons heelal zou zijn. Elke lijn van de Tetrahedron heeft tot heden de maximale minimale afstand die er bestaat. De Planck afstand 10-33cm!
    Of alle materie in ons Heelal is geannihileert is zo de vraag want dan zou het nu bekende Heelal inderdaad meer licht bevatten dan dat wat we nu werkelijk zien.
    Wie weet laten die hypothetische objecten zich helemaal niet annihileren omdat ze uit een ander Universum komen.
    De moderne Sterrenkunde is maar amper 100 jaar oud en hoe willen we in die tijd iets kunnen ontrafelen wat er ruim 13.800.000.000 jaar over deed om voor ons deze raadsels te bouwen.
    Het is net alsof dat je elke dag opnieuw mag beginnen met je zelf ontdekken, net zoals ik dat ook vanaf 1997 mocht doen door mijn leesblindheid te lijf te gaan door Sterrenkunde te gaan studeren.

  2. Ik denk dat het overschot aan materie te danken is aan een onvolledige Oerknal waarbij niet alles verzengd word tot de kleinste bouwstenen die er zijn, maar dat een groot deel van de schil explosief weggeblazen wordt.
    De brokstukken hiervan zijn de kernen van nieuwe zwarte gaten en sterren.

    • Ik denk ook dat alle zichtbare materie eigenlijk gewoon afval is, een neergeslagen bijproduct van een onvolledige “verbranding”… geen theorie , maar ik voel het aan mijn water 🙂 .

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: